JP2002518233A - 自動車に対するドライブラインの管理 - Google Patents

自動車に対するドライブラインの管理

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Abstract

(57)【要約】 ＣＶＴ変速機を備えた自動車のドライブラインをオンライン管理する方法にあって、良さの量を出力と回転数の関数として記入した所定の良さ特性図の中で要求される出力で回転数を設定するため、最適な経路は所定の最適化判定条件に関する良さ特性図により求まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、ＣＶＴ変速機を備えた自動車のドライブラインを管理する方法、
特にオンラインで使用するためドライブラインを管理する方法と、この方法を実
施する装置に関する。
【０００２】 最近の自動車ではエンジンと変速機を分離して別々に制御している。その場合
、エンジン側ではドライバーの出力要請時に制御される動作点に対して或る特性
図中で適当な対応パラメータを選択し、エンジン制御装置で調整している。変速
機側では連続調整可能な変速機（ＣＶＴ変速機）を備えた自動車の場合、所要出
力に合わせた回転数に調整される。エンジンと変速機の間のフィードバックは、
例えばガス放出、燃費、乗り心地、粒子放出、音響等のような良さ特性に関して
相互に最適化するために行われていない。更に、自動車の走行中もしくは運転中
にエンジンあるいは変速機の対応を変更することは不可能である。
【０００３】 それ故、この発明の課題はドライブラインを管理する動的な方法およびそれに
応じたドライブライン管理ユニットを提供することにある。
【０００４】 この課題は請求項１および１１の特徴構成により解決されている。この発明の
有利な構成は従属請求の対象である。
【０００５】 ＣＶＴ変速機を備えた自動車のドライブラインをオンライン管理するためのこ
の発明による方法では、良さ特性を出力と回転数の関数として記入している予め
定めた良さ特性図内で所要出力の時に回転数を調整するため、所定の最適判定基
準に関して良さ特性図により最適な経路を求めている。
【０００６】 その場合、良さ特性図は多数の特性図を合成したものであり、特性図の各々は
最適化すべき良さ特性を記述するものである。これ等の特性図が規格化された特
性図であると有利であり、各特性図には固有な規格化関数がある。言い換えれば
、異なった特性図に対して異なった規格化関数を使用できるが、共通の規格化関
数を使用することも可能である。
【０００７】 更に、各特性図に重み関数を乗算することができる。その場合、重み関数は時
間に依存する係数である。これにより、例えばエンジンの劣化のような時間的効
果を最適化すべき良さ特性図の中に導入できる可能性が開ける。
【０００８】 更に、特性図を同じ量の異なった特性図から合成できる。これにより劣化効果
も検出できる。
【０００９】 予め定めた特性図は走行運転時に個々の良さ特性を測定して有利に補足される
。これにより使用される特性図が自動車の実際の状況により良く合うになる。
【００１０】 例えばドライバーが入力により最適化戦略を決めて、最適化戦略をオンライン
で有利に選択できる。
【００１１】 最適化量としては、例えば燃費、ＮＯX 放出量、粒子放出量、音響および／ま
たは出力が考えられる。
【００１２】 走行試験により所定の時間サイクル当たりの出力の可能な最大調節可能性と時
間サイクル当たり可能な最大の変速機の調整可能性が主に求まる。その場合、求
めたこれ等の値は最適の時に考慮される。
【００１３】 上に説明した方法を実施するこの発明による装置には、燃焼エンジン用の制御
装置、ＣＶＴ変速機用の制御装置およびオンライン管理用の制御装置があり、こ
れ等の制御装置は好ましくは一つのバス、主にＣＡＮバスを介して互いに接続さ
れている。
【００１４】 その場合、ドライブラインの動作点を制御するドライブライン制御装置は制御
量、つまり噴射量をエンジン制御装置に、また制御量、つまり変速比を変速機制
御装置に出力する。
【００１５】 以下、この発明の有利な実施態様および詳細を図面に基づき説明する。
【００１６】 図１は予め定めた特性図から最適運転特性線をオンラインで求める方法の模式
図を示す。エンジン検査状態で言わば基礎特性量として使用できる特性図ＫＦ1, ＫＦ2,... ＫＦn を求める。その場合、一つの特性図はトルクと回転数の関数で
ある特定な良さの量のグラフとして定義されている。つまり、例えばＫＦ1 はＮ
ＯX 放出に関する特性図であり、ＫＦ2 は煤の個数または粒子放出に関する特性
図であり、Ｋn は燃費に関する特性図である。他の特性図も考えられ、例えばＫ
Ｆ1 は新しいエンジンのＮＯX 放出量であり、ＫＦ2 は初動時（例えば 10,000
kmの走行出力で) のエンジンのＮＯX 放出に関する特性図であり、ＫＦn は古い
エンジン（例えば 10,000 KMの走行出力) のＮＯX 特性曲線である。更に、この
方法はただ例示的に３つの特性図について説明されている。使用する特性図の数
ｎは１より大きい自然数である。次いで、これ等の特性図ＫＦ1,ＫＦ2,....ＫＦ n を規格化する。つまり規格化関数Ｎ1,Ｎ2 と... Ｎn により規格化された特性
図ＫＦ1norm,ＫＦ2norm,....ＫＦnnorm へ射影する。この規格化関数は線形であ
る必要はなく、例えばｅ関数であってもよい。一般に規格された良さの量の範囲
は０と 255の間の値であり、この場合、小さな値が「良い」値であり、大きな値
が「悪い」値であると取り決める。この取決めは同じように反転させることもで
きる。換言すれば、良さの量の値を記述するため１バイトを使用し、これは一般
に十分である。より高い精度が必要であれば、それに応じて広い範囲、例えば２
バイトを使用する。特性図の規格化の意義は良さの量の関数値を互いに比較でき
る点にある。次いで、規格化された特性量はトルクに対する回転数のグラフから
出力に対する回転数のグラフに変換される。規格化と変換の過程の順序を互いに
入れ替えられることは明らかである。変換され規格化された特性図は次の過程で
共通の良さ特性図に結び付く。一つの可能な結び付けは重み係数α1,α2,....α n を乗算した三つの特性図を加算したものである。そのようにして求めた良さの
特性図ＧＫＦでは、適当な方法により最適経路がこの特性図により求まる。一つ
の適当な方法は、例えば小さな値で経路を求めることである。即ち、個々の値の
和は常時増加する出力と回転数の場合にできる限り小さくあるべきである。
【００１７】 この計算は乗物の運転中にオンラインで行える。その場合、戦略は重み係数α 1, α2,... αn および／または規格化関数Ｎ1,Ｎ2,... Ｎn を適当に選択して与
えることができる。
【００１８】 更に、乗物の運転中にこの処理の中に流れ込む特性図の個々の値を適当なセン
サで測定するので、それに応じて変化した特性図ＫＦ1,ＫＦ2 と .... ＫＦn で
この処理を開始させることができる。換言すれば、この方法は乗物を運転してい
る間に適当な特性図の点を測定して実現される検査状態に関して求めた基礎特性
図を用いて始まるので、乗物の運転中にオンラインで望む戦略を指定した状態で
実際に最適な動作特性曲線をほぼ必ず求めることができる。
【００１９】 図２は図１で説明した方法で発生させる良さの特性図による最適な経路の例を
示す。この場合、良さ特性図をただ一つの特性図から発生させることも当然可能
である。良さの値、例えばＮＯx 放出量の等高線が平面図にして示してある。そ
の場合、大きな値は放出量が多いことを示し、即ち「悪い」である。上の実線Ｋ
Ｌ1 は例えば仮想的な変速機特性曲線を示す。この曲線では大きな出力を発生さ
せるため、回転数ｎがそれに応じて高くなっている。その場合、この仮想的な変
速機特性曲線ＫＬ1 は、放出量の最大値にできる限り全体的に接触するように、
つまりこの変速機特性曲線により悪い放出状況となるように経過する。これに反
して「最適」な変速機特性曲線ＫＬ2 はより高い放出量、つまり良さ特性図の大
きな値を避けるので、著しく良好な放出挙動が得られる。
【００２０】 良さ特性図による最適な経路を計算することは以下の方法で行われる。その場
合、エンジンの応答時間が変速機の応答時間よりも早いことを前提としている。
応答時間とはユニットが新しい動作点になるまでに費や時間である。変速機の場
合には、これは新しい変速比を設定するのに必要な時間であり、エンジンの場合
には新しいトルクを設定するのに必要な時間である。
【００２１】 目標点計算処理の最大プログラム経過時間で与えられる時間サイクルＴx が定
まる。走行試験により時間サイクルＴx 当たりのエンジンの最大出力調整可能性
（Ｐvst-max ）を一度求める。更に、走行試験で時間サイクルＴx 当たり変速機
の最大調整可能性（ｎvst-max ）も一度求める。
【００２２】 実際値ＡＰist から目標値ＡＰzielへの良さ特性図による経路はａn の回転数
ステップに分割される。ＬＬはアイドリング値を表す。回転数ステップの数ａn は実際値ＡＰist と静止目標値ＡＰzielの間の間隔と最大変速機調整可能性ｎvs t-max で与えられる。走行特性あるいは乗り心地の調整可能な戦略に合わせて適
当な最適化方法により良さの量の最小変化の経路を算出して、出力変更の特性を
合わせる可能性が与えられる。最大出力調整可能性Ｐvst-max は境界条件を決め
る。ｉ番目のステップで出力変化Ｐvst-i が最大出力調整可能性Ｐvst-max より
大きいなら、変速機調整間隔ｎvst は新しいｉ番目の出力調整可能性Ｐvst-i-ne u が最大出力調整可能性Ｐvst-max に等しくなるまで短くする。しかし、ｉ番目
の間隔Ｐvst-i の出力調整可能性が最大出力調整可能性より小さいなら、変速機
調整間隔ｎvst-i が最大間隔ｎvst-max に等しく調整される。当該間隔の番号ｉ
は回転数ステップの個数ａn より小さいか等しい自然数である。
【００２３】 良さ特性による最適な経路を算出するため、異なったエンジン状態および／ま
たは走行状態に対する異なった良さ特性図を当然使用できる。例えば、冷気エン
ジンを記述する良さ特性図あるいはエンジンを運転温度で記述する良さ特性図を
使用できる。
【００２４】 図３はドライブラインの管理を実施する装置の機能的な構成を記述している。
この装置には三つの制御ユニット、つまりドライブライン管理制御装置ＴＢＭ−
ＳＧ，エンジン制御装置ＭＳＧおよび変速機制御装置ＧＳＧがある。ドライブラ
イン管理制御装置ＴＳＭ−ＳＧにはドライバーの希望Ｆと製造メーカーの希望Ｈ
を流し込む。ドライバーの希望Ｆはペダル位置変換器（アクセルペダル）の対応
する位置による出力要請である。製造メーカーの希望Ｈは、例えば排気ガス、燃
費、乗り心地等に関する戦略を含む。更に、ドライブライン管理制御装置ＴＳＭ
−ＳＧには、例えば特性図を補足するセンサの測定値ＭＷとドライバーの戦略Ｆ
Ｓが入力する。ドライブライン管理制御装置ＴＳＭ−ＳＧはドライバーの或る出
力要請でそれに応じた良さ特性図による最適値を計算し、対応する調整量、即ち
噴射量Ｍ-Ｅと回転数ｎをエンジン制御装置ＭＳＧまたは変速機制御装置ＧＳＧ
に出力する。エンジン制御装置ＭＳＧと変速機制御装置ＧＳＧにはエンジンＭま
たは変速機Ｇに対して対応する調整パラメータが出力される。この変速機Ｇは連
続調整可能な変速機（ＣＶＴ変速機）である。エンジン制御装置と変速機制御装
置の間には安全機能として情報交換Ｉが行われる。更に、エンジン制御装置ＭＳ
Ｇでは安全機能ＭＳＦも実現される。例えばドライバーの希望により直接変換で
きるペダル位置変換器（アクセルペダル）の踏み込み関数も実現される（破線を
参照）。この変速機制御装置ＧＳＧでは予備戦略の形の安全機能ＧＳＦも行われ
る。
【００２５】 ＴＳＭ−ＳＧの機能性をエンジン制御装置の中あるいは変速機装置の中にも導
入できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 最適変速特性曲線を求める方法の模式図を示す。
【図２】 良さ特性図内の変速機特性線の一例を示す。
【図３】 ドライブライン管理を行う装置の機能的な構成を示す。
【符号の説明】
ＡＰist 実際の点 ＡＰziel 目標の点 Ｆ ドライバーの希望 ＦＳ ドライバーの戦略 Ｇ 変速機 ＧＳＦ 変速機の安全機能 ＧＳＧ 変速機制御装置 Ｈ 製造メーカーの希望 ＫＬ1 特性曲線 ＫＬ2 特性曲線 ＬＬ アイドリング Ｍ エンジン ＭＳＦ エンジン安全機能 ＭＳＧ エンジン制御装置 ＭＷ 測定値 ｎ 回転数 Ｐ 出力 ＴＳＭ−ＳＧ ドライブライン管理制御装置
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月１１日（２０００．５．１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D041 AA19 AA26 AA31 AB01 AC01 AC04 AC19 AD02 AD04 AD10 AD31 AD51 AE04 AE07 AE09 AE31 AF09 3D044 AA01 AA17 AA21 AB01 AC03 AC15 AC22 AC51 AD04 AD06 AD17 AE19 5H004 GA26 GB12 HA08 HB08 HB10 KC08 LA18

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＣＶＴ変速機を備えた自動車のドライブラインをオンライン
    管理する方法において、良さの量を出力（Ｐ）と回転数（ｎ）の関数として記入
    した予め定めた良さ特性図（ＧＫＦ）内で所要出力（Ｐ）の時に回転数（ｎ）を
    調整するため、所定の最適判定基準に関する良さ特性図（ＧＫＦ）による最適な
    経路をオンラインで求めることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 良さ特性図（ＧＦＫ）は多数の特性図（ＫＦ1,ＫＦ2,... Ｋ
    Ｆn ）を合成したものであり、各特性図は最適にすべき良さの量を含むことを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 特性図は規格化された特性図（ＫＦ1-norm，ＫＦ2-norm, ..
    . ＫＦn-norm）であり、各特性図は固有な規格化関数（Ｎ1,Ｎ2, ...Ｎn ）を含
    むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 各特性図には重み関数（α1,α2, ...αn ）が乗算されてい
    ることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 重み関数（α1,α2, ...αn ）は時間に依存することを特徴
    とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 特性図は同じ値の異なった特性図から算出されることを特徴
    とする請求項２〜５の何れか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 特性図は異なった値の特性図から算出されることを特徴とす
    る請求項２〜５の何れか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 個々のあるいは多数の特性図（ＫＦ1,ＫＦ2,... ＫＦn ）は
    走行運転での個々の良さの量を測定して補足されることを特徴とする請求項１〜
    ７の何れか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 最適戦略はオンラインで選択されることを特徴とする請求項
    １〜８の何れか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 最適化は燃費、放出量、特にＮＯx 放出量および／または
    粒子放出量および／または乗り心地に関して行われることを特徴とする請求項９
    に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 ドライバーの希望により所定の時間サイクル（Ｔx ）当た
    りの出力（Ｐvst-max ）の可能な最大調整可能性と時間サイクル（Ｔx ）当たり
    の可能な最大の変速機調整可能性（ｎvst-max ）を求めることを特徴とする請求
    項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 エンジン（Ｍ）用の制御装置（ＭＳＧ），ＣＶＴ変速機（
    Ｇ）用の制御装置（ＧＳＧ）およびドライブライン管理用の制御装置（ＴＭＳ−
    ＳＧ）を有し、これ等の制御装置（ＭＳＧ，ＧＳＧ，ＴＭＳ−ＳＧ）は互いに接
    続されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 ドライブラインの動作点を制御するドライブライン制御装
    置（ＴＭＳ−ＳＧ）は、調整量である噴射量（Ｍ Ｅ）あるいはトクルをエンジ
    ン制御装置（ＭＳＧ）に、また調整量である回転数（ｎ）あるいは変速比（Ｕ）
    を変速機制御装置（ＧＳＧ）に出力することを特徴とする請求項１２に記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】 制御装置（ＭＳＧ，ＧＳＧ，ＴＭＳ−ＳＧ）は一つのバス
    を介して互いに接続されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記バスはＣＡＮバスにより形成されていることを特徴と
    する請求項１４に記載の装置。
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